Eks Listrik Magnet

25
Agus Setyawan Laboratorium Geofisika, Jurusan Fisika , FMIPA , Universitas Diponegoro Metode Elektromagnetik

description

wwwww

Transcript of Eks Listrik Magnet

Page 1: Eks Listrik Magnet

Agus Setyawan

Laboratorium Geofisika, Jurusan Fisika , FMIPA ,

Universitas Diponegoro

Metode Elektromagnetik

Page 2: Eks Listrik Magnet

Definisi : Metode eksplorasi geofisika yang didasarkan atas fenomena listrik dan magnet di permukaan dan di dalam bumi

Prinsip

Medan magnet (menimbulkan medan listrik

pada sensor/penerima)

Medan primer (sumber)

Medan magnet (akibat medan listrik)

Medan sekunder (penerima)

Arus eddyPada medium konduktif

Page 3: Eks Listrik Magnet

Electromagnetic Induction Prospecting

Transmiter receiver

Secondary field

Conductor

Primary field

Eddy Currents

Page 4: Eks Listrik Magnet

Target Sifat kelistrikan medium

Konduktivitas ResistivitasYang merupakan fungsi dari• Litologi• Temperature• Tekanan

• Porositas• Kandungan Fluida• Proses geologi

Aplikasi• Studi geologi• Eksplorasi sumber daya alam• studi lingkungan• dll

Klasifikasi Sangat kompleks; gabungan antara metode survey (konfigurasi sumber – penerima) dan metode interpretasi yang kemudian bercampur dengan merk dagang peralatan

Page 5: Eks Listrik Magnet

Equivalent Circuit Representation

J = Currente = electromotive forceM = mutual inductancek = Coupling coeficientL = InductanceR = resistance

M02, K02

Transmitter Receiver

M01, K01 M12, K12

ConductorEj = Mij dJi (t)

dt

J0 (t)

L, R

e2,p (t)e2,s (t)

J1 (t), e1 (t)

Page 6: Eks Listrik Magnet

Berdasarkan asal sumber medan primer

Alam BuatanMetode • Magnetotelluric (MT)

•Geomagnetic Deep Sounding (GDS)

• Controlled Source Audio-Magnetotelluric (CSAMT)• Very Low Frequency (VLF)• Transient Electromagnetic (TEM)•Horizontal Loop Electromagnetic (HLEM) atau slingram

Kelebihan • Tidak perlu peralatan untuk sumber (biaya lebih rendah).

• Jangkauan frekuensi cukup lebar (kedalaman investigasi lebih besar).

• Efek sumber dapat diabaikan (interpretasi relatif lebih mudah).

• Pengukuran dapat dilakukan tiap saat.• S/N ratio rendah untuk band frekuensi tertentu.

Kekurangan • Sangat bergantung pada kondisi sinyal saat pengukuran.

• S/N ratio rendah untuk band frekuensi tertentu.

• Perlu peralatan untuk sumber ( biaya operasional mahal).

• Frekuensi rendah tidak dapat dibangkitkan secara buatan (kedalaman investigasi terbatas).

• Efek sumber perlu diperhitungkan (interpretasi lebih sulit).

Page 7: Eks Listrik Magnet

Berdasarkan bentuk gelombang sumber medan primer

Gelombang Sinusoidal Gelombang Persegi atau Pulsa

Domain Frekuensi WaktuMetode MT, GDS, CSAMT, VLF,

HLEMTEM, HLEM

Analisa Spektral (Amplitudo dan fasa sebagai fungsi dari frekuensi)

Peluruhan (Amplitudo sebagai fungsi dari waktu)

Geometri konduktor

Amplitudo Amplitudo

Kualitas konduktor

Perbandingan riil terhadap imajiner

Waktu peluruhan

Page 8: Eks Listrik Magnet

• Mapping atau profiling : VLF, TEM, HLEM.• Sounding : MT, GDS, CSAMT, TEM, VLF.• Borehole : induction logging.

Berdasarkan tujuan / aplikasi

• Darat semua metode• Sungai/laut (waterborne EM) Metode

induktif (tanpa injeksi arus kedalam tanah)• Udara (airborne EM Untuk mapping.

Page 9: Eks Listrik Magnet

Berdasarkan tempat akuisisi data

• Darat semua metode• Sungai/laut (waterborne EM) Metode

induktif (tanpa injeksi arus kedalam tanah)• Udara (airborne EM Untuk mapping.

Page 10: Eks Listrik Magnet

• Knowledge is Power ; K=P (1)• Time is Money; T=M (2)• Power is Work over Time; P = W/T (3)

K = W/TK = W/M

Knowledge equals Work over Money1.The more you Know , The more Work you do2.The more you Know, The less money you make

M = W/K

M

K

Money approaches infinity as

Knowledge approaches Zero

For Rich; You must do little or No Work

DO NOT TAKE THIS SERIOUSLY

Page 11: Eks Listrik Magnet

Agus Setyawan

Laboratorium Geofisika, Jurusan Fisika , FMIPA ,

Universitas Diponegoro

Control Source Audiomagnetotellurics(CSAMT)

Page 12: Eks Listrik Magnet

• Merupakan suatu metode elektromagnetik untuk mengetahui resistivitas batuan bawah permukaan.

• Besaran yang diukur adalah kuat medan listrik (E) dan kuat medan magnet (H).

Basic Concept of CSAMT method

• Sumber medan yang digunakan berasal dari dipol listrik yang diinjeksikan ke dalam bumi (zonge dan Hughes, 1998).

Zonge, K. L., and L.J. Hughes,1988, Controlled Sources Audio-Frequency Magnetotellurics, Zonge Engineering and Research organization, Inc., Tucson, Arizona.

Page 13: Eks Listrik Magnet

Basic assumptions of CSAMT (1)

• Cagniard (1953)– Bumi dianggap lapisan horizontal dimana masing-

masing lapisan mempunyai sifat homogen isotropis.

– Gelombang elektromagnetik alam yang berinteraksi dengan bumi merupakan gelombang bidang.

Cagniard, L, 1953, Basic theory of the Magnetotelluric method of geophysical prospecting, Geophysics, Vol. 18

Page 14: Eks Listrik Magnet

• Kaufman dan Keller (1981)– Dari asumsi bahwa bumi adalah medium homogen

isotropik maka jika ada arus listrik konduksi yang mengalir ke arah sumbu – x maka tidak ada arus listrik konduksi yang mengalir ke arah sumbu – y.

– Gelombang elektromagnetik yang berinteraksi dengan bumi merupakan gelombang bidang yang sejajar dengan permukaan bumi dan menjalar dalam arah tegak lurus ke dalam medium (bumi)

Basic assumptions of CSAMT (2)

Kaufman, A.A and Keller, G.V., 1981, The Magnetotelluric Sounding Methods, Elsevier Scientific Publishing Co, New York.

Page 15: Eks Listrik Magnet

Remind of EM method• Secara umum pada metode elektromagnetik, gelombang yang

berasal dari sumber jika sampai ke permukaan maka sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ditransmiskan.

• Gelombang yang ditransmisikan jika mengenai anomali (bahan konduktif) akan menimbulkan medan yang dicatat oleh penerima (receiver).

• Karena ada sebagian gelombang yang dipantulkan, maka medan yang tercatat pada penerima adalah medan totalnya; yaitu medan primer yang berasal dari sumber dan medan sekunder yang berasal dari induksi oleh anomali.

• Untuk kasus CSAMT efek medan primer tidak dicatat, karena koil penerima langsung digroundkan ke dalam bumi

Page 16: Eks Listrik Magnet

• Arus yang berada pada lapisan bumi yang konduktor dan terinduksi oleh gelombang elektromagnetik primer di permukaan bumi.

Telluric Current or Eddy Current

• Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi akan menyebabkan timbulnya medan EM sekunder yang akan dipancarkan kembali ke seluruh arah sampai di permukaan bumi.

• Medan sekunder inilah yang dicatat oleh penerima untuk memperoleh informasi tentang pengukuran lapisan dibawah permukaan bumi yang diukur.

Page 17: Eks Listrik Magnet

• Informasi yang diperoleh berupa impedansi gelombang elektromagnetik sekunder yang dihasilkan rapat arus telluric pada masing-masing lapisan.

• Setiap lapisan mempunyai harga konduktivitas yang berbeda-beda, sehingga medan Elektromagnetik sekunder yang dihasilkan juga akan berbeda-beda bergantung pada jenis lapisannya.

Resistivitas sebagai fungsi kedalaman

Page 18: Eks Listrik Magnet

Plane Wave (Gelombang Bidang)

• Bentuk gelombang yang menjalar pada bumi berupa spheris. Namun persamaan matematis untuk permasalahan gelombang spheris cukup rumit.

• Pemecahan untuk kasus sederhana dapat diperoleh pada gelombang yang terpolarisasi bidang (yaitu suatu gelombang bidang). Dan merambat tegak lurus terhadap permukaan tanah

• Gelombang yang hanya berubah dalam arah penjalaran gelombang dan konstan pada bidang yang tegak lurus dalam arah penjalarannya.

Page 19: Eks Listrik Magnet

Sifat-sifat Gelombang Bidang (1)

• Pada suatu bidang tertentu, medan listrik E dan medan magnet H akan bervariasi terhadap waktu.

E, H

Page 20: Eks Listrik Magnet

• Jika gelombang bidang merambat dalam arah z, maka medan listrik E dan medan magnet H akan bervariasi secara sinusuidal terhadap z.

1

2

3

x

yz

Sifat-sifat Gelombang Bidang (2)

1 dan 3 harga Ex dan Hy mencapai maksimum, sedang dititik 2 berharga nol

Page 21: Eks Listrik Magnet

Hy

Ex

• Medan listrik E dan medan magnet H mempunyai harga yang konstan pada bidang tegak lurus dengan sumbu z.

Sifat-sifat Gelombang Bidang (3)

• Bidang-bidang E dan H yang berjarak tertentu sepanjang sumbu z mempunyai magnitude masing-masing.

Page 22: Eks Listrik Magnet

1

2

V1 = c

V2 << c

Udara

Bumi

Bumi

Udara

x

y

z

x

Bumi

Udara

Perbandingan kecepatan gelombang elektromagnetik di dalam permukaan bumi dengan konduktivitas lebih rendah dari pada medium dielektrik di udara (Vozzof, 1972)

Page 23: Eks Listrik Magnet
Page 24: Eks Listrik Magnet
Page 25: Eks Listrik Magnet

Dasar kehidupan kita adalah iman, ilmu dan amal. Semakin kokoh dasarnya, semakin kuatlah kita

menghadapi gempa dan badai.